人的新基因PNAS-4促凋亡作用的分子机制

人的PNAS-4基因是NIH在大规模测序中鉴定的一个新基因。近年的研究发现，该基因在DNA损伤早期应答过程中活化，其过表达能显著诱导人骨肉瘤U2OS细胞凋亡，但目前未见PNAS-4基因促凋亡作用的分子机制方面的报道。我们的前期结果发现，PNAS-4基因在肺腺癌A549细胞株中过表达时，一方面导致A549细胞周期阻滞于S期，另一方面诱导A549细胞凋亡；将脂质体包裹的PNAS-4基因导入荷瘤小鼠后发现其肿瘤体积减小，生存期明显延长。在此基础上，本课题将重点探讨PNAS-4基因过表达导致S期阻滞的信号通路，深入研究其凋亡作用的分子机理，最终阐明PNAS-4基因对肿瘤细胞促凋亡作用的分子机制，为进一步探讨该基因的临床应用前景提供理论依据。

人的PNAS-4基因是DNA损伤早期应答的一个新的促凋亡基因。近年的研究发现，其过表达导致A549细胞周期阻滞于S期，并诱导人U2OS骨肉瘤、A549肺腺癌、SKOV3卵巢癌等细胞凋亡，但PNAS-4基因促凋亡作用的分子机制不清楚。因此本项目主要研究PNAS-4基因过表达导致S期阻滞的信号通路及其促凋亡作用的分子机理。我们发现，顺铂、丝裂霉素C及甲基甲磺酸酯三种DNA损伤试剂处理SKOV3及A549细胞导致PNAS-4表达上调，且PNAS-4基因过表达导致A2780s及SKOV3卵巢癌、A549肺腺癌等细胞阻滞于S期，并诱导其凋亡；PNAS-4引起的S期阻滞与p21上调及Cdc25A-CDK2-CyclinE/CyclinA途径的活化有关，而p21上调与ERK活化有关，但不依赖于p53；在PNAS-4诱导凋亡过程中，线粒体AIF, Smac及细胞色素c释放到细胞浆，caspase-9、caspase-3裂解，但caspase-8未裂解活化，表明线粒体介导的胞内凋亡途径参与，而死亡受体介导的胞外凋亡途径则不参与PNAS-4的促凋亡作用；我们还发现，PNAS-4基因过表达导致A549等肺腺癌细胞的Chk1与Chk2磷酸化水平增加，但不引起ATM与ATR的磷酸化水平改变；ATM与ATR基因沉默对PNAS-4过表达引起的S期阻滞无明显影响，但Chk1与Chk2基因沉默则部分逆转S期阻滞，且慧星实验证实PNAS-4基因不引起DNA损伤。这些结果表明：PNAS-4基因虽然不激活ATM与ATR, 也不引起DNA损伤，但可以激活Chk1与Chk2，从而引起其下游的Cdc25A-CDK2-CyclinE/CyclinA信号通路活化，导致细胞周期阻滞于S期，并通过线粒体介导的、caspase依赖与非依赖的胞内凋亡途径诱导肿瘤细胞凋亡，最终导致肿瘤细胞增殖抑制。我们的研究初步阐明了PNAS-4促凋亡作用的分子机制，为探讨该基因的临床应用前景奠定了基础。